[發明專利]一種碳酸鹽/氧化硅復合凝膠吸附劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201210233316.6
• 申請日: 2012-07-05
• 公開（公告）號: CN102773071A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 黃正宏;劉國強;康飛宇
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01J20/10
• 分類號: B01J20/10;B01J20/30
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

技術領域

本發明屬于化學吸附劑制備技術領域，具體涉及一種碳酸鹽/氧化硅復合凝膠吸附劑及其制備方法。

背景技術

化學吸附劑能夠有效去除空氣中的有害氣體，可以廣泛的應用于工廠和家庭的空氣凈化材料。常見的化學吸附劑的組成通常包括載體和活性劑兩個部分，載體按不同需要一般選用各種孔徑的多孔材料，活性劑一般選用無毒無害且有一定氧化和催化能力的化學物質。目前的化學吸附劑主要是用活性炭、活性氧化鋁、硅膠、分子篩、多孔礦物等作為載體，常見的活性物質有MnO₂、ZnO、V₂O₅、CuO、Fe₂O₃、KMnO₄等，使用堿性易容性碳酸鹽作為活性物質的報道較少。目前報道的化學吸附劑多采用浸漬法負載活性物質，加工工藝簡單，容易操作，但是活性物質的負載量難以控制，去除硫化物等有害氣體的效率較低，且金屬氧化物等活性物質容易造成二次污染。

溶膠-凝膠法是用含高化學活性組分的化合物作前驅體，在液相下將這些原料均勻混合，并進行水解、縮合化學反應，在溶液中形成穩定的透明溶膠體系，溶膠經陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網絡結構的凝膠，凝膠網絡間充滿了失去流動性的溶劑，形成凝膠。凝膠經過干燥固化可制備出分子乃至納米級結構的多孔材料。一般情況下，水解反應需在酸性條件下進行，常見的酸類或強酸弱堿鹽都可以作為水解催化劑。而縮聚反應則在堿性環境下才容易發生，常見的堿類或強堿弱酸鹽都可作為縮聚催化劑。目前，國內已經有一些關于氧化硅氣凝膠和干凝膠的專利，但在凝膠階段加入顯堿性的碳酸鹽，即作為縮聚催化劑又作為化學吸附劑活性組分用于吸附去除空氣中有害酸性物質的專利未見報道。

發明內容

為了克服上述現有化學吸附劑制備方法的技術缺陷，本發明的目的在于提供一種碳酸鹽/氧化硅復合凝膠吸附劑。

本發明的目的還在于提供一種碳酸鹽/氧化硅復合凝膠吸附劑的制備方法。

一種碳酸鹽/氧化硅復合凝膠吸附劑，其特征在于，該復合凝膠吸附劑中碳酸鹽為Na₂CO₃或K₂CO₃，其質量分數為2~50%，復合凝膠吸附劑的比表面積為100~1000m²/g，總孔容為0.1~1.5cm³/g。

一種碳酸鹽/氧化硅復合凝膠吸附劑的制備方法，包括如下步驟：

（1）制備氧化硅溶膠：將硅源前軀物、有機溶劑和去離子水按照摩爾比1:(1~6):(1~8)混合均勻，然后加入水解催化劑，攪拌并老化，得到SiO₂溶膠；

（2）配制碳酸鹽溶液：配制碳酸鹽濃度為5~250g/L配制水溶液，其中碳酸鹽為Na₂CO₃或K₂CO₃；

（3）將步驟（1）的SiO₂溶膠和步驟（2）所得碳酸鹽溶液按照碳酸鹽:(碳酸鹽+SiO₂)質量比為2~50%的比例混合，攪拌直至完全凝膠，加入乙醇浸泡使凝膠老化，再經干燥得到碳酸鹽/SiO₂復合干凝膠；

（4）將碳酸鹽/SiO₂復合干凝膠再經進一步干燥得到碳酸鹽/氧化硅復合凝膠吸附劑。

步驟（1）中所述硅源前軀物為硅酸、硅酸鈉、正硅酸甲酯或正硅酸乙酯。

步驟（1）中所述有機溶劑為甲醇、乙醇或丙酮。

步驟（1）中所述水解催化劑為鹽酸、醋酸、氫氟酸、硝酸或硫酸。

步驟（1）中硅源前軀物與水解催化劑摩爾比為1:(?10^-5~0.1)。

步驟（3）中所述干燥的條件為10~80℃下干燥0.5~240h。

步驟（4）中所述干燥的條件為在100~200℃下干燥0.5~5h。

上述碳酸鹽/氧化硅復合凝膠吸附劑用于去除SO₂或H₂S氣體。

本發明的有益效果為：硅源前軀物、活性組分來源廣泛，制備原理和制備過程簡單，不需焙燒能耗低，活性物質分散均勻，比表面積和孔容較高，對SO₂去除性能較好。

具體實施方式

下面的實施例可以使本專業技術人員更全面的理解本發明，但不以任何方式限制本發明。

實施例1